nuovi carburanti per la green economy

 Il post di oggi riprende il discorso degli inerventi per mitigare i cambiamenti climaici. In paricolare, abbiamo introdotto la produzione di biochar, o carboni vegetali, mediante gassificazione e flash-pirolisi, un processo che produce syngas (ossido di carbonio, idrogeno gassoso, e altri prodotti alifatici). 

Il processo è descritto in questa immagine (6.3)

come materia prima, abbiamo parlato di biomasse vegetali, scarti, segatura, ma anche materiale solido derivante dalla raccolta differenziata della spazzatura.

Molti di questi impianti di produzione su grande scala sono asssociati a finanziamenti EU di progetti pilota. 

Segue presentazione in lingua inglese. Renewable energy sources include wind power, solar power (thermal, photovoltaic and concentrated), hydroelectric power, tidal power, geothermal energy, biomass and the renewable part of waste.

The use of renewable energy has many potential benefits, including a reduction in greenhouse gas emissions, the diversification of energy supplies and a reduced dependency on fossil fuel markets (in particular, oil and gas). Biodiesel life cycle analysis (LCA) shows it affects a 78 % reduction in CO2 (greenhouse gas) emissions relative to petro diesel.

Targets in EU Commission define that only seven-tenths of renewable energy will originate from first-generation fuels. The difference of three-tenths will be made up by second generation fuels, advanced fuels based on waste products and other feedstocks that do not affect food production. That translates in European demand for advanced biofuels to reach 14 billion litres by 2020. Only two types of advanced fuels are capable of large-scale production today in Europe. 

The first one is based on turning waste cooking oil and other fats into diesel. Europe already has 2 billion litres of capacity to process these by-products. 

The second type of plants are producing ethanol from cellulose by enzymatic hydrolysis.

A number of EU projects addressed the feedstock issue, eg. ITAKA project improving the readiness of existing technology and infrastructure: focus on camelina & cooking oil. Oil from plants is extracted, hydrocracked, products are isomerised to obtain paraffins and iso-paraffins.

Several EU projects have been funded to provide solutions to the challenge of feedstock processing.

In one such project, the EMPYRO consortium was led by BTG.Bio-oil, for combined heat and power (CHP) and acetic acid at AkzoNobel Global, The Netherlands, a Multi-national manufacturing corporation, active in healthcare products, coatings and chemicals. The EMPYRO pyrolysis oil plant of Biomass Technology Group in the Netherlands was the first EU plant to sign a long term supply contract of the bio-oil to replace fuel oil. In EMPYRO, full conversion configurations have been estimated for a range of economies of scale, 1 MW, 675 MW and 1350 MW LHV of bio-oil. The economic competitiveness was found to increase with increasing scale. A cost of production of FT liquids of 78.7 Euro/MWh was obtained based on 80.12 Euro/MWh of electricity, 75 Euro/t of bio-oil and 116.3 million Euro/y of annualised capital cost (Ng and Sadhukhan 2011).

In another project, the LED consortium, was led by Abengoa industries. To produce from straw and maize bioethanol and renewable hydrocarbons. The CHEMREC Bio-DME project has been the first project to demonstrate the conversion of black liquor to bio-dimethyl-ether, through the production of synthesis gas which is converted to second generation biofuels. Black liquor is a waste product resulting from the conversion of pulpwood into paper pulp. Dimethyl ether is an advanced biofuel

produced by catalytic dehydration of methanol, or from syngas. Above -25°C or below 5 bar, DME is a gas. Hence its use as a transport fuel is similar to that of Liquid Propane Gas.

InteSusAl is a still ongoing EU project. Three European algae biofuel projects with a common LCA approach. Three large scale algae production facilities are under development. These will be the largest facilities built in Europe; with a productivity of 90 tonne/hectare of dry matter algal biomass per year for each facility (30 hectares totally).

Infinite Fuels GmbH works on the development and market introduction of a unique technology for transformation of renewable electricity, biomass and waste into sustainable hydrocarbons serving as basic chemicals and fuels. The incubator for start ups KIC InnoEnergy Germany, has signed five new German start-ups under its Business Creation Accelerator programme (KIC InnoEnergy’s Highway).

The companies were selected by a committee of experts for their ability to innovate, as well as potential to drive Europe’s move towards sustainable energy with high-performance and efficient products.

Syngas e pirolisi

Lignocellulosic residues are hydrolised into sugars and charcoal, processed into syngas, that together with alcohols are hydrocracked and isomerised to obtain paraffins and iso-paraffins, with aromatics and cyclo-paraffins.

There are several types of biofuels.

SKA are synthetic paraffinic kerosene with aromatics-  as a blendstock with conventional jet fuel.

FSK are Fully Synthetic Kerosene. This fuel falls within the conventional jet fuel specification- to be used as neat jet fuel.

SIP, a synthesized iso-paraffine, C15, is obtained from from farnesan, a sugar molecule ( component for blending with conventional jet fuel)

Hydroprocessed oils and fats (HRJ/HEFA) are converted into kerosene-like fuel (SPK), a synthetic paraffinic kerosene used as a blendstock with conventional jet fuel.

ATJ = fuel produced from C2-C5 alcohols, as single alcohol or multicomponent mixture, into kerosene like fuel and kerosene (SPK, SKA, FSK).

Overview of the process to produce kerosene-like fuel (SPK). Coal and biogas are gassified into syngas, then n-paraffins are synthesised through the Fischer Tropsch (FT) process and hydrocracked and isomerised to obtain paraffins and iso-paraffins as kerosene-like fuel (SPK ). In the FT process, the purified syngas is processed through a fixed-bed tubular reactor where it reacts with a proprietary catalyst to form three intermediate FT products, a Heavy Fraction FT Liquids (HFTL) product, a Medium Fraction FT Liquids (MFTL) product and a Light Fraction FT Liquids (LFTL) product, commonly called Naphtha. The Naphtha is recycled to the partial oxidation unit with remaining tail gas to be reformed to hydrogen and carbon monoxide.

"Production of fully synthetic paraffinic jet fuel from wood and other biomass " BFSJ 612763 is a project in the EU 7th Framework Programme (2007-2013) involving Swedish Biofuels.

Full scale commercial plant size was estimated to be 200,000 ton/y of motor fuel, of which jet fuel would make up 100,000 ton/y. The business plan is to deploy 3 commercial units in the 10 years following the project, subject to market acceptance, safety and financial risks. With a good political and economic environment, up to 600,000 t/y of advanced biofuels can be produced by 2030 using Swedish Biofuels ATJ technology: Production is economic at various production volumes, e.g. processing 2,500,000 m3/y of humid, low grade wood residues. A wide range of biomass suitable for process is available. Biological fuel capacity: 30 t/y (3300 USGallons/y). Jet 14.4 t/y. Gasoline 10.5 t/y. Diesel 5.1 t/y.

A third type of biofuel is under development using municipal solid waste (MSW) as source of lignocellulose.

Key market drivers for waste as feedstock are of various nature, here enumerated: increased scarcity of urban landfill space and societal desire for waste diversion; Turning carbon waste into a useful building block for the chemical and petrochemical industry; low cost, non-land using, unconventional feedstocks for biofuels and renewable chemicals; renewable fuels mandates around the world;

consumer pull for renewable and biobased products; focus on carbon footprint and greenhouse gas emissions reduction.

The potential for transforming garbage (estimated valued are positioned around 254 Million metric tonnes/year in Europe) into chemicals and fuels (375 litres of cellulosic ethanol per metric tonne) is delineated in Figure 6.2.

There are ongoing strategic alliances with EU and partners around the world, by Enerkem biorefineries (full-scale commercial biorefinery in Edmonton, and two facilities in Quebec, Canada), a producer of biofuels and renewable chemicals from municipal solid waste, agriculture biomass, plastics, petcoke, biosolids from pulp and paper industry, forest biomass and wood pellet.

Enerkem has a proprietary clean technology developed in-house. The thermochemical process converts MSW feedstock into low-carbon renewable transportation fuels including jet fuel and diesel.

Fulcrum, US,  is a pioneer in the development of a reliable and efficient process for transforming everyday household garbage into low-carbon transportation fuels including jet fuel and diesel. The low-cost process reduces the dependence on imported oil, create new clean energy jobs and significantly reduce greenhouse gas emissions compared to traditional petroleum production.

Fulcrum has established industrial partnership with US Renewables Group and Rustic Canyon Partners, two leading venture capital firms in the clean energy space. In addition, Waste Management and Cathay Pacific Airways have become equity partners in the Company. Fulcrum ThermoChem Recovery International has licensed to Fulcrum their highly efficient and economic gasification system for the conversion of the carbon rich residues into synthetic gas (syngas) (Figure 6.3). During the gasification process, the prepared MSW feedstock rapidly heats up upon entry into the steam-reforming gasifier and almost immediately converts to syngas. The syngas is further cooled in a packed gas cooler scrubber. The cleaned syngas is then processed through an amine system to capture and remove sulfur and carbon dioxide. The syngas then enters the secondary gas clean-up section that contains compression to increase syngas to the pressure required by the FT process.

The syngas is catalytically converted, thus synthesing the renewable fuel constituents.

Utilizing this transformation process, municipalities will be able to convert the garbage into 30 million gallons per year of clean renewable fuel. A number of facilities are under construction across North America with the annual capacity to produce hundreds of millions of gallons of renewable transportation fuel while eliminating trash landfilled annually across North America.

In 2015 Fulcrum announced that it had awarded an engineering, procurement and construction contract to Abengoa for the construction of the Sierra BioFuels waste to transportation fuels plant.

Abengoa will construct Sierra under the fixed-priced contract that also includes cost, schedule and plant performance guarantees.

In US, United Airlines (UA) has announced the first stable use in the tract from Los Angeles-San Francisco, by as new jet fuelled with bio-kerosene. The required amount of fuel at this stage is 180 million litres each year. In the agreement with UA, Fulcrum will transform Municipal Solid Waste (MSW), cooked oils and fats derived from animal wastes to produce a biofuel that will be blended with traditional fuels.

Aviation Climate Change Commitments are exemplified in Figure 6.4. 

There are several targets to be accomplished, such as an improvement of 1.5% fuel efficiency per year from 2009 to 2020; a Carbon neutral growth from 2020; a reduction of net emissions by 50% by 2050 compared to 2005 levels.

Air transport moves over 2.4 billion passengers annually, dumping 677 million tons of carbon dioxide into the atmosphere. While these emissions are small compared with other industry sectors, these industries have viable alternative energy sources. The power generation industry can look to wind, hydro, nuclear and solar technologies to make electricity without producing much CO2. Cars and buses can run on hybrid, flexible fuel engines or electricity. The primary objective of using biofuel is to

reduce emissions. Carbon Dioxide absorbed by plants during its growth is roughly equivalent to the amount of carbon produced when the fuel is burned. This would allow biofuel to be carbon neutral over its life cycle.

The European Biofuels Flight Path Initiative (EBFPI) and the European Biofuels Technology Platform (EBTP). The EU Commission has launched the EBFPI with the objective to reach the target of using 2 MTons of aviation biofuels in 2020, corresponding to about 4% of EU fuel consumption. By 2015, EBFPI will set up financial mechanisms, secure sustainable feedstock production to feed three refineries, construct three new refineries, and launch biofuel production. By 2018, EBFPI will start regular commercial flights using biojet fuel blends, construct four additional refineries, and construct two additional refineries producing algal and microbial oil-based aviation biofuels. By 2020, a full deployment of at least 2 million tons of biofuels per annum for EU aviation

Sunchem has made an alliance with SkyNRG and South Africa Airlines (SAA) for the exploitation of Solaris. SkyNRG expanded production of the hybrid Solaris as an energy crop that farmers could grow instead of traditional tobacco. South African Airways (SAA), Boeing, and SkyNRG are developing bio-jet fuels. South African Airways (SAS) is partnering with Boeing aerospace company and Amsterdam-based SkyNRG to make sustainable aviation biofuel from a new type of tobacco devoid of nicotine, the

Solaris variety of tobacco, grown in South Africa.

 Resource Technology Strength. 

Bioenergy and advanced biofuel investments are in  progress. 

In the US, Boeing has partnered up with other stakeholders to promote “Farm to Fly” biofuel programs that includes the Midwest Aviation Sustainable Biofuels Initiative (MASBI) along with United Airlines, UOP (a Honeywell company), the Airlines for America (A4A) Inc., the Chicago Department of Aviation, the Federal Aviation Administration (FAA) and the Clean Energy Trust.

The US National Bioeconomy Blueprint is designed to create jobs and stimulate investment by using federal resources to speed the transition from fossil fuel dependency into a more sustainable, healthful and diversified mix of fuels, chemicals and other products.

Boeing has been looking for partners at various levels, including fuel from plants grown in the desert using saltwater, and it is optimistic that a range of bio-kerosene promising to be both cleaner than standard fuels and with a greater energy density, essentially offering more power for less weight, is to be certified for aviation use.

Currently, these alternative fuels for transport are marketed by Neste Oil and by ENI. In 2014, Neste Oil produced approximately 1.3 million tonnes (1.6 billion litres) of renewable NEXBTL diesel from waste and residues. There is a big potential for aviation since three refineries in function, one in Italy, one in Rotterdam and one near Helsinki currently produce around 4 billion liters of bio-kerosene. This amount for aviation corresponds to 2 percent of fuels use globally.

Boeing Airlines have conducted more than 1,500 passenger flights using biofuel since the fuel was approved in 2011. Alternative aviation biofuel reduces carbon emissions by 50 to 80 percent compared to petroleum jet fuel through its life cycle.

Military Certification Constraints

ASTM approval of a synthetic fuel means that blend with synthetic fuel conforming to specification is considered Jet A/Jet A-1 fuel, can be used by any civil aircraft certified for use of Jet A/Jet A-1, and is accepted both within North America and Europe. This, however, does not imply certification for military use. The military is using its own fuel specifications. A military equivalent to Jet A-1 exists (JP-8), and NATO aircraft are qualified on it.

US Armed Forces have introduced advanced regulatory rules so that FT- and HEFA-kerosene have been approved for all military equipment. US Armed Forces increasingly move to include blends with synthetic material in their fuel supply

approval process is coordinated by US standards body ASTM, referring to relevant specification such as ASTM D7566. This defines required properties of blends of conventional (ASTM D1655) kerosene and synthetic material. The specification annexes define required properties of the neat synthetic fuels (currently three), Fischer-Tropsch (FT) with maximum blend ratio 50%; Hydrotreated Esters and Fatty Acids (HEFA) with maximum blend ratio 50%; Farnesane (SIP) with maximum blend ratio 10%. Fuel meeting ASTM D7566 by definition becomes ASTM D1655 kerosene, and can use the same infrastructure as conventional fuel.

Implications for biokerosene. In case of aviation kerosene, registered substance is defined as ‘‘being produced from crude oil sources‘‘. Kerosene not produced from crude oil still needs a separate registration. This makes the process expensive and time-consuming, costing several 100,000 Euros.

Full registration of bio kerosene so far has only been performed by Neste Oil, for HEFA.

Whereas ASTM D7566 conforming blends are within the experience base for conventional kerosene, the synthetic components are dissimilar. Main components of conventional kerosene are n- and iso-alkanes, cycloalkanes and aromatics. HEFA- and FT-kerosene consist almost solely of n- and iso-alkanes. Other pathways currently up for approval produce fuel solely consisting of aromatics, fuel consisting of cycloalkanes and aromatics, or even fully synthetic fuel containing all main components of conventional kerosene (SIP kerosene is an extreme case, consisting solely of C15 iso-alkanes).

In the aviation approach, blend is the key unit. Certification is released on the basis of blend properties, that Need to be within experience base for conventional kerosene. If D7566 conditions are met, blend by definition becomes D1566 fuel. Information of synthetic component is completely lost (US) or only generically preserved (Europe). Properties of individual blend components are defined only for quality control purposes. The rationale is that only the blend will ever end up in an aircraft.

da:

Polronieri P. Tobacco seed oil for biofuels. Pp. 161-187. In: Polronieri and D'Urso: Bioransformation of agricultural waste and by-products. The  food, feed, fibre, fuel (4F )economy. Elsevier 2016.

Giappone, Tsukuba

 Qui nel Salento le stagioni sono ben definite, secche da aprile a settembre, e piovose da ottobre a marzo. Quando abbiamo fatto la rotazione delle colture, abbiamo seminato a marzo pisello precoce, da zootecnia, e non abbiamo dato una goccia di acqua. Dopo 2 mesi e mezzo abbiamo rivoltato i piselli (parte verde e baccelli) a sovescio.

In Giappone i mesi piovosi sono vari, in autunno, in inverno, in primavera, ma soprattutto a giugno. Questo è il mese dei tifoni, e gli acquazzoni sono improvvisi e devastanti. La prima esperienza è stato un sabato pomeriggio, i colleghi rientravano ai dormitori e per cortesia chiedono se voglio approfittarne per un passaggio. Siccome ero in bici, ho pensato che sarei potuto rientrare con l'ombrello, recuperando anche il mezzo. Ero alloggiato a Matsushiro, Tsukuba sud-est, e il percorso aveva due opzioni: in linea retta a sud, Nishi odori fino a Doho park, e quindi a  destra, verso i residence per stranieri; la seconda opzione più breve, prendere l'ipotenusa del triangolo così formato, tagliando per il parco di Matsushiro.

E qui mi sono pentito della scelta, perchè il parco è sottoposto al livello stradale, sono dovuto scendere dalla bici per i 30 centimetri di acqua formatisi, ho camminato con le scarpe sommerse fino a casa.

La seconda volta che sono stato sorpreso da un acquazzone è stato sempre in giugno, avevo casa a Kaname, nella zona a nord, ed ho lasciato la finestra aperta. Ovviamente, al rientro, si era bagnato il tatami. Una terza volta, avevo l'auto con il finestrino bloccato, non si alzava, e l'ho recuperata dal parcheggio con il sedile bagnato.

Le estati sono calde ed umide, di solito. Molto assolate, e molto umide: ai primi di luglio diventa doveroso mettersi il cappellino, o girare solo nei locali dotati di aria condizionata, fino a settembre. Invece, l'estate del 1993 fu l'estate più fredda degli ultimi dieci anni, e il riso non riuscì a maturare. Fu l'anno delle importazioni di riso tailandese, non gradito quanto quello Koshihikari, che diventò carissimo ed introvabile. Il 1994 fu l'anno in cui abbiamo passato l'estate senza condizionatore a casa. I coniugi Plain ci prestarono l'appartamento per due mesi, tornavano in Italia per le ferie, e la casa era fresca, con il giardino, le bici per gli spostamenti, qualche incombenza come occuparsi del gatto. Un gadget utile e rinfrescante fu un cuscino refrigerante, contenente un gel, che dopo riposto nel frigo, allevviava il caldo per qualche minuto. Essendo confezionato in un materiale plastico, uno dei gatti italiani lo perforò con le unghie. Fine del cuscino. 

Alcuni prodotti disponibili in quel periodo (94, e 96-97) erano una novità: la TV in HD, con le olimpiadi del '96, fermi a guardare il nuoto sincronizzato nei negozi di elettronica; le prime macchine fotografiche con la memoria SD (infatti  non ne comprai nessuna); i metri quadrati di zolle di erba da giardino in vendita in rotoli di una striscia o più pezzature; la hobbistica per animali e insetti da compagnia, gabbiette, mangime di gelatine alla frutta, tronchetti di legno; i mercatini delle pulci avevano ancora pezzi interessanti, kimono, statuette, ningyo, kokeshi.

L'estate del 1996, avendo fatto esperienza due anni prima, mi procurai un condizionatore: trovai una inserzione su Tokyo classified, andai in auto fino a Tokyo, a Ebisu, da un americano che si trasferiva sul mare, a Chiba, per iniziare una attività da diportista e organizzatore di gite in mare, a vedere i cetacei; lo pagai 10 mila yen, e mi servì solo quella estate. Il padrone di casa, prendendo ispirazione da quel fatto, fornì a tutti i condomini nel 1997 i condizionatori in ognuna delle stanze (due, oltre all'ingresso con cucinino, il locale toilet e il bagno). Alla fine del soggiorno, lo lasciai a Renata  Plain, l'amica torinese sposata con William, un professore australiano, che rimasero ancora per alcuni anni. Un altro regalo che apprezzarono fu il letto king size, che avevo preso nella speranza che mia sorella Lucia venisse a trovarmi col marito Alessandro. Ai vicini di casa e ai colleghi andarono altri arredi, un tavolo basso con kotatsu, elettrodomestici, e l'auto, appena revisionata.

Quel 1997 lo ricordo per la gita al mare, eravamo in 5, mia moglie, Binlian, Noriko, Megumi, e una amica che la raggiunse a Hitachi, a casa dei suoi. Qui ci rinfrescammo con una fetta di anguria, e arrivammo alla spiaggia. 

in spiaggia gli elementi architettonici sono: vari stabilimenti, formati da un recinto con tettoia di legno, che fa ombra e dove si lasciano le cose ingombranti, e ci si può riposare, aperto su tutti i lati, custodito; una spiaggia di sabbia, una scogliera di massi a due metri dalla battigia, che serve da frangiflutti, oltre la quale è pericoloso avventurarsi nell'oceano.

La permanenza al mare dura poche ore, perchè a partire dalle 15 in poi sale una nebbia che ricopre la marina e non si vede più nulla. Per cui, ci si ritira verso un ristorante, si gustano dei piatti locali, polpette di pesce, lo sgombro in salsa di soia, e si ritorna a casa. Il viaggio fu lento, per il grande traffico del rientro, in certi punti a passo d'uomo. 

Tra gli elementi naturali presenti nei paraggi di Tsukuba, ci sono il monte, Tsukuba-san, e il lago, Kasumigaura, che inizia dalla città di Tsuchiura. 

Sulle rive del lago abbiamo fatto una gita di addio, tra me e i colleghi, lanciando una mongolfiera di carta, che però non si è alzata in volo, ma si è aperta sulla volta superiore, dato che non era attaccata bene.

sulle pendici dei monti vicini, come il Kaba-san, ci sono templi sia buddisti che shintoisti, come il Minedera-sansaikoin. Contiene una antica statua lignea della Kannon

La campana va suonata muovendo l'asse di legno, specie a capodanno

l'asse di legno che si spinge per far suonare il batacchio 

con la mia guida, Hiromi san, con il -mi che significa bello

di lei mi colpì il fatto di essere stata cresciuta da una famiglia che coltivava riso, e che quando era piccola le diceva per farla stare male che "la avevano trovata, che era una trovatella". A me invece mia nonna per dispetto mi cantava una canzone tristissima "il piccolino è diventato orfanello".

le zone collinari intorno al Tsukuba-san hanno altri luoghi di culto, di valore più locale

A Tsukuba ci sono foreste e parchi a tema: sugli insetti, sulle farfalle. Il bosco è tranquillo, e ci sono sentieri con ruscelli e piccole fontane con riciclo di acqua, molto sereno.

Benvenuti nella homepage della foresta relativa a Toyosato, Tsukuba.

Si tratta di un parco naturale di foresta pianeggiante di pino rosso giapponese e quercia giapponese con una superficie di 12 ettari. Puoi anche raccogliere e osservare insetti come coleotteri, cervioli, farfalle a coda di rondine e altre farfalle. In estate vola anche Anotogaster sieboldii, e c'è molta natura come il cinguettio dei piccoli uccelli. Nel bosco relativo alla zona sono presenti varie strutture come un museo degli insetti e la struttura ricettiva "Akamatsu".

Una struttura in stile lodge canadese con un ricco profumo di legno, è una locanda tranquilla circondata da boschi.

davanti a casa, condominio Corpo verde.... il cagnolino affettuoso...

l'albero alto che vedevo dalla finestra...

a una cerimonia di conseguimento del titolo di master e dottorato, con il rettore Leo Esaki premio nobel

marzo 1994, Tsukuba university

I maya, gli incas ed il mais

 Di recente hanno trasmesso un documentario sulla geografia del Messico, della penisola dello Yucatan, le regioni abitate dai Maya e da altre popolazioni conquistate o associate ai Maya. Dove adesso c'è una foresta fitta che ha inglomerato le piramidi, si osservano le tracce di antiche residenze e sentieri che fanno pensare che questa area sia stata altamente abitata e coltivata, con canali di irrigazione e strade di comunicazione. 

Il mais ha avuto grande importanza anche per l'altra cultura sudamericana, gli incas. Oltre ad essere cibo, era usato per produrre una bevanda rituale, la birra di mais, che veniva bevuta in calici celebrativi, i quero, utilizzati in coppia. Venivano intagliati dallo stesso blocco di legno, cresciuto appositamente per produrre queste due coppe dallo stesso tronco. Le tre parti del disegno rappresentano il coltivare, il raccogliere e il conservare. Sono disinguibili le case/magazzini in alto, i campi coltivati a terrazze in basso, i canali, le linee a zig-zag, la coppa rappresenta il ciclo della produzione ed alimentazione.

Cummins, Tom (2007): Queros, Aquillas, Uncus and Chulpas: The Composition of Inka Expression and Power. In: Variations in the Expression of Inka Power: A Symposium at Dumbarton Oaks, 18 and 19 October 1997, edited by Richard L. Burger, Craig Morris and Ramiro Matos Mendienta, pp. 267-312. Dumbarton Oaks Research Library and Collection, Washington D.C.

https://blog.khi.fi.it/2020/11/the-maize-plant-in-an-incaican-microcosmos/

Coppa di legno, in Quechua si chiama quero, fa parte di una coppia per rituali per bere birra di mais

si notano delle piantine di mais, che collegano i due bordi ornamentali superiore ed inferiore, in cui sono presenti figure quali un uccello sopra le piante di mais, con paesaggi andini  (1600 d.C.)

hanno significato di celebrare la ciclicità del coltivare, raccogliere, conservare e consumare il mais

l'interno è colorato con la resina della mopa mopa, Elaeagia pastoensis, con colori vivaci

Wood cup, sixteen century, unknown artist. V A 8915, Ethnological Museum of Berlin, high: 15.8 cm

British museum: pianta di mais rituale e dio del mais

This wood cup, which is called in Quechua, quero, was produced in the sixteenth century, shortly after the arrival of the Spaniards. The queros, in the past as well as in the present, serve for consuming maize beer as part of Andean rituals, which are comprised of two entities. For that reason, the queros were manufactured and used as a couple. However, in this case, the other part of the pair was lost.

 This quero embodies three plants in its materiality and visuality. There is evidence that suggests that the pair of queros were cut from the same wood block. In other words, they grew together waiting to be shaped by the artist (Cummins 2007:274). In addition, the inlaid parts are made of resin of the Elaeagia pastoensis plant, known as mopa mopa, which was colored with a variety of pigments.

The outer surface of this cup is fully decorated and divided into three sections. In the upper section there is a narrow band filled with small buildings. The middle section, the larger one, is filled by incisions that create curved lines and zigzag bands. The lower section includes three layers: rows of colored ovals shapes, a red design and a row of rectangular forms that had colored inlays, which did not survive. The three sections are united by six maize plants that are spread from the bottom to the top. Each plant has three corncobs with their leaves, and on top of them, there is a standing bird.  

If we join together all these elements, which are visually united by the maize plants, we can understand this quero as an Incaican microcosmos that maintains the cyclicity of cultivating, harvesting, storing and consuming maize.  Since a very early stage in Andean civilization, terraces were constructed in order to expand the agricultural land, especially for maize cultivation. The lower section of the quero represents these terraces, which were built in layers of stones, fine sand, gravel and soil. In the quero, the rows of colored oval shapes probably refer to the terrace’s wall and below it are two construction levels. 

The middle section with the incised curved lines and zigzag bands represents the flowing of water in canals, which served to irrigate the agricultural lands of the terraces. The upper section with the band filled with small buildings probably refers to the warehouses where the corn was stored. This kind of construction was built on mountain slopes, where the climate conditions are preferable for the conservation of the crop. It appears as if it is not coincidental that in this representation the warehouses are in the upper section. The six maize plants with the corncobs and the three sections indicate cultivating, harvesting and storing of the maize. The use of the quero itself stands for the maize consumption in the form of maize beer. 

Dal blog

biochar, il carbone vegetale per fissare la CO2

 Gran parte del carbonio arriva al suolo sotto forma di resti vegetali e animali. Qui, a causa della complessa natura dei residui organici, numerose specie di microrganismi sono coinvolte nel processo di degradazione. Parte del carbonio viene convertito in CO2, parte viene incorporato nei tessuti microbici e parte viene convertito in humus che viene lentamente mineralizzato. La quantità di carbonio che ogni anno viene immobilizzato nel suolo ammonta a circa il 15% della CO2 contenuta nell'atmosfera), mentre una quantità equivalente viene annualmente rilasciata in atmosfera dai processi di decomposizione nel suolo. L'emissione di CO2 dal terreno continua ad crescere all'aumentare della temperatura. Secondo Cox questo secondo processo diventerà il principale intorno al 2050 ed il carbonio stoccato nel suolo subirà un decremento di circa 170 Gt C tra il 2000 e il 2100. La deforestazione e le normali pratiche agricole quali l'aratura, causano l’alterazione della struttura del suolo e la sua ossigenazione, accelerano la decomposizione della sostanza organica. 

vengono incentivate pratiche agricole meno impattanti, quali le arature superficiali o le colture permanenti.

carbone di origine vegetale o biochar

Un metodo innovativo per aumentare la stabilità del carbonio stoccato nel suolo prende spunto da antichi terreni dell'America del Sud. Nell'Amazzonia brasiliana ci sono numerosi siti dove il suolo presenta caratteristiche assolutamente diverse dai terreni adiacenti, nonostante mineralogia e tessitura siano le stesse. Al contrario dei suoli fortemente alterati tipici della foresta amazzonica (soprattutto Ferralsol ed Acrisol), di colore rosso, poco fertili perché ricchi in caolinite, dal pH acido e ricchi in alluminio, i suoli denominati Terra Preta do Indios hanno un colore nero, un pH alcalino, ospitano microrganismi endemici e sono particolarmente fertili. Sono caratterizzati da un alto contenuto in materiale carbonioso (black carbon – oltre 70 volte più dei suoli circostanti e fino ad una profondità di 40-80 cm), prodotto dalla combustione incompleta di parti vegetali (probabilmente resti di fuochi per cucinare il cibo) e interrato coscientemente nel terreno dalle popolazioni locali in migliaia di anni. Le terre nere dell'Amazzonia hanno un alto contenuto di nutrienti e di sostanza organica stabile, e presentano un'elevata capacità di scambio cationico

la carbonificazione e l'interramento dei residui vegetali fornisce al suolo consistenti quantità di sostanza organica stabile, con una forte capacità di trattenere i nutrienti; la tecnica taglia e carbonifica (slash and char) diventa inoltre un importante mezzo per prevenire il rilascio di grosse quantità di CO2 in atmosfera. 

La tecnica slash and char non richiede di abbattere altri alberi, le biomasse da carbonificare provengono dallo stesso appezzamento coltivato o dagli scarti di lavorazione, e gran parte del carbonio (mediamente più del 50%, secondo diversi esperimenti in laboratorio) viene trattenuto nel sistema. 

La carbonificazione di biomasse e l'interramento nei suoi agricoli del carbone vegetale così ottenuto (biochar) può rappresentare una nuova tecnica per gestire i residui vegetali, alternativa alla combustione (che produce immediatamente grosse quantità di CO2), all'abbandono in superficie o all'interramento dei residui secchi e anche al compostaggio, da cui si origina humus stabile destinato però alla progressiva decomposizione.

i residui carboniosi da combustione incompleta di biomasse o combustibili fossili (black carbon) sono ubiquitari nei suoli e nei sedimenti, a causa di incendi di origine naturale. Nel clima umido e temperato della Galizia sono stati studiati terreni contenenti notevoli quantità di black carbon risalente a fuochi di oltre 8000 anni fa, che hanno causato l'accumulo di sostanze altamente aromatiche in suoli ricchi di idrossido di alluminio. In Germania, il black carbon contribuisce notevolmente al contenuto di humus dei terreni situati in aree industrializzate, ma anche in zone più remote, con apporti tra il 2.7 e il 13.1% del Carbonio organico. Frammenti di piante carbonizzate costituiscono anche una componente importante della frazione umica di suoli vulcanici giapponesi. Il black carbon, sotto forma di fuliggine, nerofumo o carbone vegetale, è resistente alla degradazione chimica e biologica, costituendo così un accumulo di carbonio con un lungo tempo di residenza, grazie alla sua struttura altamente aromatica e alla protezione offerta dalla forte interazione con le particelle minerali. Il dissodamento del terreno, che causa la perdita di circa il 12% del carbonio organico totale, non incide significativamente sulla quantità di carbonio pirogenetico. In sostanza il black carbon è un sink di carbonio (serbatoio dissipatore del CO2), rimuovendolo da un ciclo a breve termine e integrandolo in un ciclo a lungo termine

Il carbone vegetale = carbonaie

Carbonificando i residui organici delle coltivazioni e interrando il BIOCHAR, si aumenta la fertilità del terreno “immobilizzando” carbonio atmosferico nel suolo. 

Il BIOCHAR rappresenta un sistema di gestione dei residui organici alternativo alla combustione (che produce CO2), e all’interramento dei residui (che fa tornare il carbonio nell’atmosfera attraverso l’ossidazione della sostanza organica ). E’ quindi un modo economico, sostenibile ed ecocompatibile per trasformare i residui delle coltivazioni agricole in una risorsa e per ridurre la CO2 atmosferica.

BIOCHAR: una soluzione sostenibile ed ecocompatibile:

 Per gestire i residui delle coltivazioni agricole, spesso considerate più un problema che una risorsa.

 Per migliorare le proprietà e la fertilità del terreno, diminuire la lisciviazione degli elementi nutritivi ed aumentare le rese di numerose colture agricole.

 Per incrementare la fertilità del suolo e ridurre l’impiego di concimi di sintesi, con minori spese per gli agricoltori, minor impatto sull’ambiente, minor consumo di risorse ed energia.

 Per immobilizzare carbonio nel suolo per lunghi periodi, “eliminandolo” dall’atmosfera.

il bio-carbone conferisce al terreno notevoli miglioramenti delle qualità agronomiche, ammendanti e fertilizzanti

oltre al cabone vegetale, che contiene poco potassio e fosfato, esiste il biochar da origini animali che è ricco in microelementi fertilizzanti come potassio e fosfato 

Come si produce il BIOCHAR?

I sistemi tecnologico-industriali per produrre BIOCHAR si basano sulla pirolisi o la gassificazione di biomasse vegetali. Se una biomassa viene scaldata oltre una certa temperatura in assenza di ossigeno, essa produce un gas infiammabile (syngas) e del bio-olio anch’esso combustibile. il BIOCHAR è il residuo 

Che materia prima ci vuole per produrre BIOCHAR?

Il BIOCHAR può essere ottenuto a partire di biomasse vegetali o animali di ogni genere. Ma ogni BIOCHAR sarà diverso, così come diverse saranno le sue proprietà e le sue potenzialità di applicazione in agricoltura.

Qual è il potenziale del BIOCHAR per il sequestro di CO2 atmosferica ?

Il BIOCHAR contiene tra l’80 ed il 90% di carbonio. Quindi ogni tonnellata di BIOCHAR si genera da una quantità di anidride carbonica (CO2) atmosferica pari a circa tre volte il suo peso. Se immettiamo nel suolo una tonnellata di BIOCHAR, si sottraggono 3 tonnellate di CO2 dall’atmosfera. L’Opzione BIOCHAR, se praticata su vasta scala, ridurrebbe del 9% le emissioni di CO2 europee. Se solo il 3,2% dei residui agricoli italiani venisse trasformato in BIOCHAR, l’Italia raggiungerebbe l’obiettivo previsto dal Protocollo di Kyoto.

Perché il BIOCHAR è una soluzione ai cambiamenti climatici e alla green economy?

I benefici sono molteplici: 

Economici: la gassificazione anziché la combustione si produce syngas che può essere utilizzato per cucinare;

ambientali: può aiutare a recuperare terreni degradati e privi di fertilità e favorire la riduzione della deforestazione 

la gassificazione non richiede necessariamente legno, che è costoso, ma può essere ottenuta a partire di qualsiasi tipo di residuo vegetale: stocchi di mais, gusci di noce o di arachide, pula di riso, scarti di potatura e di lavorazione del legno, o da biomasse appositamente coltivate per essere carbonificate.

le biomasse possono essere convertite in bio-carbone tramite flash pirolisi. 

Sullo stesso principio si basano i processi industriali di pirolisi: la decomposizione termochimica di materiali organici viene ottenuta mediante l’applicazione di calore in assenza di agenti ossidanti. 

Reazioni radicaliche, o cracking, a temperature di 400-800°, causano la scissione dei legami delle molecole di partenza, e il riassemblamento successivo origina, in quantità variabili a seconda delle condizioni di reazione e della durata del trattamento, un residuo carbonioso solido (char), un liquido nero viscoso (tar) e una miscela gassosa composta sostanzialmente da CO  e H2  (syngas, in cui si pone il 50% del Carbonio iniziale).

Il processo è esotermico, cioè dopo l'apporto di calore iniziale si autosostiene, e porta alla formazione di quantità bassissime di anidride carbonica.

Processi di pirolisi vengono utilizzati industrialmente per lo smaltimento dei rifiuti, per produrre combustibili solidi, liquidi e gassosi e per la formazione di carboni attivi e intermedi chimici. Se lo scopo del trattamento è però l'immobilizzazione del carbonio per il contenimento dell'effetto serra, devono essere utilizzate condizioni di processo che massimizzino la formazione di char.

Le tecniche più comuni di fast e flash pirolisi utilizzano tempi di residenza inferiori ai due secondi e temperature comprese tra i 350 e i 500° C. Alte pressioni di vapor d'acqua all'interno del forno, inoltre, aumentano la resa in carbone, agendo da catalizzatore.

Con l'interramento dei residui colturali tal quali si arriva ad una degradazione della sostanza organica in pochi anni, con liberazione del 100% del carbonio in atmosfera, però tutta l'energia viene persa.

il bio-char è in grado di trattenere notevoli quantità di cationi scambiabili, grazie anche alla sua elevata porosità e al conseguente altissimo rapporto superficie/volume. 

nei terreni antropogenici amazzonici, che contengono una gran quantità di nutrienti scambiabili, questi non subiscono lisciviazione, fornendo una spiegazione alla sostenibilità della fertilità. Anche apportando azoto come concime questo non viene dilavato, ma rimane disponibile per le piante.

Il pH del terreno subisce un incremento, a causa delle sostanze basiche contenute nel bio-char; soprattutto in suoli acidi viene migliorata così l'abitabilità da parte delle piante, che trovano maggior disponibilità di fosforo e minore di alluminio, fitotossico. Alcuni tra gli stessi cationi che conferiscono alcalinità al terreno, come calcio e potassio, sono anche dei nutrienti importanti, e si trovano in forma facilmente scambiabile

Il bio-char conferisce struttura al terreno, e anche in terreni pesanti argillosi, che danno croste superficiali o che presentano problemi di eccessiva sodicità, ne migliora le proprietà meccaniche diminuendone la forza di trazione

Aggiunte di quantità consistenti di bio-char aumentano significativamente la capacità di campo

Un fattore limitante è la quantità di azoto disponibile. Il bio-char ha difatti normalmente un rapporto C/N molto alto (200 C: 1 N), ma una volta effettuata una concimazione di azoto ammonico o ureico, questo verrà trattenuto e reso disponibile alle piante grazie all'elevata CSC.

E’ possibile utilizzare come materia prima della pirolisi sostanza organiche proteiche o di origine animale; 

dalla caseina, per esempio, è possibile ottenere un bio-char con oltre il 9% di azoto ed elevata porosità

la capacità di fissazione dell'azoto da parte di Rhizobium su leguminose (fagiolo) viene incrementata dall'addizione di bio-char nel suolo

PBC Biochar di origine vegetale, è un prodotto carbonifero di origine vegetale, contenente carbonio altamente stabile, caratterizzato da micro e macroporosità, in grado di migliorare la qualità del suolo e dotato di una relativamente alta ritenzione idrica, capace di assorbire elementi nutritivi e di sequestrare carbonio, ma sprovvisto di effetti fertilizzanti economicamente significativi. Il biochar “PBC”  è prodotto a partire da biomasse vegetali sottoposte a trattamento termico riduttivo, con temperature variabili tra i 450 ed i 550°C, in condizioni di pressione negativa, che portano ad avere emissioni ambientali pari o prossime a zero.

Il biochar vegetale (PBC) è un prodotto in grado di migliorare la qualità del suolo  

Il biochar di origine animale (ABC) è un fertilizzante fosfatico organico. 

biochar e acidi umici, biostimolanti, ammendanti, aiutano le radici ad interagire con il rizobioma

Le fasi del ciclo rizofagico: sequenza in 12 punti per le piante per ottenere nutrienti dal suolo

1. I microbi colonizzano il meristema dell’apice radicale  da cui le plante secernono gli essudati: carboidrati, acidi organici, amminoacidi

2. I microbi si stabiliscono intracellularmente  dentro le cellule radicali (tra la parete e la membrane plasmatica)

3. I batteri si spogliano delle pareti batteriche, strippate via dal superossido prodotto  dalle cellule radicali

4. movemento costante dei protoplasti microbici  intorno alle cellule radicali  ‘cyclosi’ con esposizione al superossido che estrae nutrienti dai protoplasti  (il movimento spezza il gradiente di concentrazione, agitando facilita diffusione di nutrienti

5. I protoplasti microbici  si moltiplicano dentro le cellule radicali così che si formano cloni multipli dei batteri

6. I protoplasti microbici  Internalizzati dei peli radicali producono ormoni di crescita (etilene, ossido nitrico) stimolano la formazione e la crescita dei peli radicali

7. I protoplasti microbici sono espulsi nel terreno dai pori sulla punta degli apici radicali in allungamento

8. I peli radicali secernono essudati (es., carboidrati, amminoacidi) sui batteri appena espulsi dagli apici 

9.   I protoplasti microbici riformano le pareti nel suolo

10. I microbi colonizzano la rhizosfera

11. I microbi acquisiscono altri nutrienti che servono per crescere nella  rhizosfera

12.  I microbi ri-colonizzano I meristemi degli apici radicali (nuovo ciclo). Questo permette alla pianta di aver 30% in più di sostanze azotate

Grano, apice radicale, ad elevata percentuale di  CO2 560 ppm  mostra  superossido (viola) solo nell’interno dell’apice radicale, non intorno ai batteri

Immagine del Prof. White, Rutgers university

Esperimento di Elevata CO2 in grano

• semi di grano: disinfettare la superficie (45 min 4% NaOCl) per ridurre i batteri ambientali.

• batteri asportati dal seme non sono affetti

• Semi messi su agarosio+proteina 0.1% (denaturata, lipasi).

• piantine germinate e cresciute per 3 giorni in lab in aria atmosferica (approx. 410 ppm CO2).

• piantine collocate in camera in atomsfera controllata,  uno con 410 ppm CO2 , l’altro con 560 ppm CO2 (concentrazione prevista nei prossimi 100 anni), incubate 4 giorni a temperatura ambiente.

• piantine tolte dale camere e colorate per 15 ore mettendole in flusso di  

Diaminobenzidina DAB,  per visualizzare  H2O2.

• piantine in entrambi gli esperimenti visualizzate al microscopio

Mostrano l’attività  rizofagica nelle radici  a 410 ppm CO2

Pomodoro: piantine inoculate con endofite di Micrococcus luteus

Immagine del Prof. White, Rutgers university

protoplasti batterici (frecce) si possono vedere all’interno di cellule di epidermide radicale (per  valori di 410 ppm CO2; non sono visibili nella prova con CO2 elevata. 

Immagine del Prof. White, Rutgers university

Aumentando la CO2, per valori superiori a 550 parti per milione, si blocca il ciclo rizofagico e la radicazione stimolata dai batteri del suolo

senza ciclo rizofagico : i microbi non modulano lo sviluppo delle piantine  

• Microbi non mettono in azione la risposta gravitropica nelle radici (orientamento secondo la forza di gravità

• Microbi non spingono la elongazione dell’apice radicale

• Microbi non aumentano la ramificazione delle radici

• Microbi non aumentano l’allungamento di radici e stelo

agricoltura e nativi americani

 Microbioma: Stimolatori delle piante alimentari: Meccanismi e Applicazioni

Il bioma radicale contiene microrganismi (funghi e batteri) capaci di crescere come endofite

Vengono veicolati col seme e l’embrione per colonizzare la progenie, e si spostano nello stelo

Le piante ne traggono benefici, crescono meglio e più grandi, hanno meno malattie, Resistono meglio agli stress- ambientali

Funghi e batteri endofiti modulano lo sviluppo della radice, 

determinano la risposta gravitotropica così che la radice si dirige in profondità secondo gravità, 

stimolano la crescita dei peli radicali, 

forniscono nutrienti dal suolo e da loro stessi

proteggono le radici ed i germogli dai  patogeni

le pratiche agricole hanno introdotto tecniche sfavorevoli per la propagazione delle endofite

Nella lavorazione del cotone, i semi sono lavati in soluzione acida,  per liberarli da peluria e separarli per fluttuazione

La rimozione delle fibre rimuove anche i batteri con cui si accompagnano, rendendo le piantine deboli e vulnerabili

Quando i semi sono raccolti e conservati refrigerati a secco,  il microbioma non si sviluppa bene sui semi 

Piantine selvatiche di tabacco portate in domesticazione, piantando i semi, dopo 7 anni si ammalano di avvizzimento

Le tecniche moderne hanno portato alla perdita del microbioma. 

Ricostituita la comunità microbica, le piantine tornano sane

I nativi americani nella coltivazione  del mais mantenevano i microbiomi originali

Ad esempio, sciacquavano le radici delle piante selvatiche (segale) e recuperavano l’acqua, in cui rimanevano i batteri

Poi sciacquavano i semi di mais in quella coltura batterica e li facevano germinare in presenza dei batteri 

La ricostituzione dei microbiomi può riportare comunità microbiche che si sono perse con la domesticazione

zoom presentazione per Japanese society of biochemistry

Ruolo delle modificazioni post-traduzionali mediante ADP-ribosilazione di proteine nei regni animale, vegetale e batterico

 reazione ciclica reversibile: poli-ADP-ribosilazione e degradazione del polimero da parte della Poli-ADP-ribosio-glicoidrolasi (PARG) (disegno del Prof. Hisanori Suzuki)

Relazione tra precezione di un patogeno, attivazione della risposta immune e ADP-ribosilazione

importanza del Nicotinamide-adenina-dinucleotide (NAD) come substrato di varie reazioni biochimiche, sia per gli enzimi ADP-ribosilanti che per i recettori di membrana di tipo nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR) receptor:  many blast resistance (R) genes have been identified, which mainly encode NLRs and confer limited race-specific resistance to the fungal pathogen

 Annual Meeting of The Japanese Biochemical Society  held in Yokohama on September 14th to 16th.

symposium on "Poly(ADP-ribosylation) pathway and metabolism" 

ADP-ribosyltransferase (ARTs) enzymes attach mono-ADP-ribose (MAR) or poly ADP-ribose (PAR) to target proteins, using nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) as a substrate. This is referred as a "writer" activity. The MARylation and PARylation of proteins exerts key roles in various biological processes.

In addition to covalent PARylation of target proteins, the interaction of proteins with PAR in noncovalent manner triggers the formation of protein complexes (interactomes), participating to various biological processes. The recognition of PAR, MAR and iso-ADPr by binding proteins is referred as a "Reader" activity.

Finally, the degradation of PAR and MAR is performed by eraser enzymes, poly ADP ribose glycohydrolases, and ADP-ribosyl acceptor hydrolases, ARH1 and ARH3, in humans.

Sirtuins are NAD-dependent histone deacetylases (HDACs). Some sirtuin perform different enzymatic activities using NAD+ as a substrate: it is the case of sirtuins with ADP-ribosylating activity, producing MARylated proteins. This activity can be found in various organisms, as in vertebrates, lower eukaryotes, and plants. 

Bacteria produce virulence factors with ADP-ribosylating activity, important in human diseases (toxins) and plant immune response (effectors).

Bacteria possess, in addition to ART toxins, sirtuin enzymes (SirTs) with ART activity, that are involved in the control of lypoate: the SirTM operon (coding for a sirtuin and for a macro-domain) is flanked by two ORFs, the glycine cleavage system H-like (GcvH-L), coding for proteins involved in glycine detoxification, and lipoate-protein ligase homolog (LplA2), coding for an enzyme scavenging the lipoate cofactor. GCVH-L is ADP ribosylated when in the lipoylated form.

In viruses (flaviviruses, Coronaviruses), Macro-domain proteins bind to ADP-ribose and counteract ADP-ribosylation signals in host defence against viruses, altering the stress granule formation, and metabolism of ADP-ribose.

In plants, there are three PARP proteins and several PARP-domain proteins, such as radical-induced cell death 1 (RCD1) and Similar to RCD One (SRO) homologues. DAWDLE (DDL), a Forkhead associated (FHA) domain protein, binding to PAR and to phosphothreonine, is involved in plant immunity and in miRNA biogenesis: in vivo PARylation of DDL is important in plant immune response to pathogens.

Regarding ARTs in human genome, Parp9 forms heterodimers with Deltex homolog Dtx3L, a histone ubiquitin (Ub) E3 ligase: Dtx3L/Parp9 ADP-ribosylates the carboxyl group of Gly76 in ubiquitin, while E3 ligase adds  the carboxyl group of the C-terminal glycine 76 from ubiquitin to the epsilon-amino group of a lysine in the substrate. Parp9 ADP-ribosylation activity therefore restrains the E3 function of Dtx3L, while poly(ADP-ribose) binding to Parp9 increases E3 activity.

As for cytoplasmic PARP5a/b, tankyrases, synthesizing linear PAR, authors found Poly(ADP-Ribose)-dependent ubiquitination (PARdU).

In the WNT signaling pathway, degradation of Axin1/2 is mediated by the E3 ligase RING finger protein 146 (RNF146), which is activated by binding of PAR. The substrates of PARP5a/b, such as Axin1/2, possess an amino acid motif defined as the “Tankyrase binding motif” (TBM), shown to be critical for PARdU. RNF146 and PARP5a/b are substrates of one another. Ubiquitin itself is ADP-ribosylated, which has been shown to block subsequent attachment of ubiquitin to target proteins. On the other hand, PARP5a/b ADP-ribosylates the proteasome regulator PI31, promoting the assembly of 26S proteasome.

PARP1 PARylation is required for RNF146-mediated ubiquitination of PARP1, and RNF146 PAR binding ability is required to decrease PARP1 protein levels. ADP-ribosylation-dependent ubiquitination mechanism of pathogenesis has been shown important in Legionella pneumophila. The SidE family of proteins (SdeA, SidE, SdeB and SdeC) ubiquitylates ER-associated Rab small GTPases and Rtn4, and is NAD+ dependent, to ADP-ribosylate and activate ubiquitin for subsequent conjugation. Once ADP-ribosylated ubiquitin is generated by the mART domain, the modified ubiquitin is utilized by a phosphodiesterase (PDE) domain within SidE proteins to complete the ubiquitylation of target substrates on serine.

Several molecular mechanisms of PARPs enzymes in inflammation- and metabolic-related diseases have been proposed.

targeting PARP has potential therapeutic applications in several diseases associated with inflammation and metabolism. PARPs also regulate the unfolded protein response (UPR) of the endoplasmic reticulum (ER). PARP16 (also known as ARTD15) is a tail-anchored ER protein, which is inserted into the ER membrane. It appears that both PARP16 itself and its catalytic activity are required for the ER stress responses by regulating the UPR signaling pathway. Stress granules contain RISC complexes processing microRNAs. On the other side, few microRNAs can regulate some PARP family member. In peripheral blood, neutrophils express miR-659, that targets among other proteins also PARP16.

ARTCs (Cholera toxin-like ARTs) are characterised by the R-S-E triad in the catalytic domain, typical of arginine specific ARTs, while Diphteria toxin-like ARTs (ARTD) have  histidine within the catalytic triad. hARTC1 protein localized to a tubular membrane network consistent with the ER, as they co-localized with typical ER marker proteins such as calnexin, calreticulin, PDI and GRP78/BiP, ARTC1 localises in the endoplasmic reticulum and, by modifying GRP78/BiP, functions in Endoplamsic Reticulum (ER) stress.

Various studies revealed the arginine-ADPr modification of soluble intracellular proteins (e.g. GAPDH, G protein beta/gamma subunit, Rabs, and tubulin), suggesting that mammalian ARTCs also regulates intracellular functions. Signals from the extracellular matrix, transduced by integrins, control cell growth, shape, migration and differentiation, and regulate the epithelial-mesenchymal transition (EMT). The selective expression of ARTC1 and integrin a7 in both cardiac and skeletal muscle, their similar developmental appearance, and the specific ADP-ribosylation, are consistent with the regulatory association between these two proteins. It has been suggested that mono-ADP-ribosylation of integrin a7 may modulate receptor signaling and could play a significant role in cell adhesion and signal transduction. A role of ARTC1 in tumor angiogenesis has also been suggested based on the demonstration that ART1 upregulates HIF-1a through the PI3K/ Akt signaling pathway, promote the expression of angiogenic factors such as VEGF and bFGF.

Finally, clinical trials are testing PARP1 inhibitors for DNA repair defective tumors, as in ovary and breast cancer, challenged with NAD-dependent PARP-1 inhibitors, such as olaparib, veliparib, and rucaparib. These compounds are prone to P-glycoprotein-mediated efflux and resistance induction. AZD2461 is an inhibitor less affected by this mechanism. Among the non-NAD-like inhibitors, for prostate cancer therapy, are histone-dependent 5F02 and analogs. 

It is expected further advancement in therapies able to target specific members of ARTs, or to address them to localise to the organ or cancer, delivering them in a specific manner (such as embedded in liposomes, and locally released due to pH changes).

 

di passaggio

1975

Alla mamma premurosa, che poco prima di lasciarci, il 1 febbraio 2020, mandò  a dire “la mamma si raccomanda di non venire, fa sapere che sta bene e non le serve nulla”

nonostante tutti i malesseri complottassero per tenerla a letto, fino al penultimo giorno ha voluto coccolare i suoi due gatti, Mizka e Pundo, e guardare il giardino dalla finestra

il 16 novembre compi gli anni, te ne sei andata che ne avevi 94, quando eri giovane era un traguardo che ti eri prefissata di raggiungere

...ho scoperto una fotografia di mia madre

seduta al sole, la sua faccia arrossata come per un successo o un trionfo.

Il sole splendeva. I cani

dormivano ai suoi piedi dove dormiva anche il tempo,

calmo e immobile...

Madre morta la scorsa notte,

Madre che non muore mai.

Lousie Glück, Giardino d'estate

per noi figli hai tribolato,

per noi hai vissuto

di tutto ti ringraziamo,

ti siamo debitori,

che Dio ti auguri bei sogni

nostra cara mamma

compleanno, 16.11.2019: sopra, con l'assistente Barbara

e questo è un suo pensiero sul diario:

Il 16 novembre è il giorno che sono nata, per tribolare in quesa vita strana di lotta e dolori

ho avuto dei bravi genitori, che mi amavano tanto, ma che avevo deluso con il mio comporamento

la mia adolescenza l'ho vissuta tra le bombe, che significava ogni giorno la morte, come ogni essere umano mi aggrappai alla vita, ho trovato un bravo ragazzo, che come me era di passaggio. In quella vita di morte che era la sua sorte, a me restò una figlia, dell'amore che durò troppo poco, restò solo il dolore;  ma senza arrendermi lottai per noi due, per una vita più serena e per il suo avvenire. Ho vissuto così altri anni, finchè non incontrai l'uomo in cui ho creduto, ci sposammo dopo tante ostilità, sia del governo sia della mia gente, la malignità della gente 

ho messo al mondo tre figli, sani e belli, anche altolocati,

io non riesco a cambiare, ho dovuto lottare con la vita per un pezzo di pane, per un domani, perchè il governo ci ha sempre tolto qualcosa. 

Ho perso mio marito che apprezzavo, ora mi manca molto, era un amante come sono pochi e io mi comportavo come una sciocca, non ero in grado di dirgli ti amo, anche se sapevo di sbagliare, però so che lui non mi ha mai lasciato: anche se è nell'aldilà, so che mi aspetta per l'eternità, la vita è così breve, perchè ci comportiamo da sciocchi e non ci accorgiamo delle futilità.

Figli miei cari, vi amo tanto, vi auguro di essere protetti da qualche santo, di allontanare dolore ed ostilità, ma vivere nella felicità, attorniati dai vostri amati, felici e sani!